摘要：为满足偏振光谱成像探测中对于大视场、宽谱段技术要求,设计了一种基于偏振强度调制技术(PSIM)的宽谱段大视场偏振光谱成像仪。针对前置望远镜组,文中对现有国内玻璃材料消色差分析,优选了可见至短波红外的复消色差玻璃,通过控制镜组中PSIM模块光线角度,实现大视场内在PSIM模块上的入射角度需求。结合分析结果,采用光学设计软件优化设计。设计结果表明,前置望远系统能够实现波段为400~1 700 nm,视场角为72°,焦距为20 mm, F数为4的高质量成像,全谱段内探测器截止频率处传递函数优于0.4, PSIM模块上最大入射角度为±4.99°,有效保证了各视场内偏振调制的一致性。后置光谱分光系统采用基于Offner结构的凸面光栅,优化结果显示各波段点列图均小于一个像元,在探测器奈奎斯特频率处中心波长的MTF达到0.6,各项指标均满足设计要求。本文对于基于PSIM宽谱段偏振光谱成像仪器的工程化具有很重要的现实意义,对宽谱段光学系统消色差设计也具有一定指导意义。

摘要：为满足全谱段高光谱成像探测一体化应用需求,开展了可见至长波红外(LWIR)共口径成像光谱仪光学设计。前置像方远心物镜采用离轴三反结构实现,利用视场分离分光和分色片分光相结合的方法实现了可见至LWIR的四谱段划分。后置光谱仪采用非对称式凸面光栅Offner结构,将中波红外(MWIR)与LWIR光谱仪的放大率设置为0.90和0.61,以满足设计指标和成像质量的要求。设计和分析结果表明:所提系统在600 km轨道高度处的幅宽为30 km;可见至短波红外(SWIR)的F数为2.6,可见/近红外(VNIR)光谱分辨率和SWIR光谱分辨率分别优于5 nm和10 nm,像元分辨率为30 m;MWIR谱段和LWIR谱段的F数分别达到2.3和1.5,光谱分辨率分别优于50 nm和100 nm,像元分辨率分别为50 m和74 m;各谱段在Nyquist频率处的调制传递函数(MTF)均接近衍射极限,谱线弯曲和色畸变均小于探测器像元尺寸的1/10。